KR102142310B1

KR102142310B1 - 작업 기계

Info

Publication number: KR102142310B1
Application number: KR1020197002579A
Authority: KR
Inventors: 히로키 다케우치; 고오지 이시카와; 시호 이즈미; 슈이치 메구리야; 다로오 아키타
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2016-11-16
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2020-08-10
Also published as: EP3543545B1; JP2018080762A; EP3543545A4; CN109563853A; EP3543545A1; US20200024821A1; CN109563853B; JP6634363B2; US11066808B2; WO2018092582A1; KR20190022781A

Abstract

액추에이터(31 내지 33)에 공급되는 작동유의 흐름을 제어하는 컨트롤 밸브(41 내지 43), 대응하는 컨트롤 밸브에 출력하는 유압 신호를 조작에 따라 생성되는 조작 레버 장치(51 내지 53), 대응하는 조작 레버 장치에서 생성된 유압 신호를 감압하는 비례 전자 밸브(61b…) 및 비례 전자 밸브를 제어하는 프론트 제어부를 구비한 작업 기계에 있어서, 조작 레버 장치에 접속한 조작 신호 라인(51a1, 51b1…)과, 컨트롤 밸브에 접속한 신호 입력 라인(51a2, 51b2…)과, 비례 전자 밸브를 설치한 감압 라인(51b3…)과, 조작 신호 라인 및 감압 라인의 접속을 차단하여 조작 신호 라인을 신호 입력 라인에 직접 접속하는 제1 위치(A), 그리고 감압 라인을 통해 조작 신호 라인을 신호 입력 라인에 접속하는 제2 위치(B)를 갖는 전환 밸브(81b…)를 설치한다.

Description

작업 기계

본 발명은, 예를 들어 영역 제한 굴삭 제어를 하는 프론트 제어를 행하는 작업 기계에 관한 것이다.

유압 셔블 등의 작업 기계에서는 일반적으로 복수의 조작 레버 장치를 복합 조작하여 프론트 작업기를 동작시키지만, 소정 영역 내에서 프론트 작업기를 동작시켜 굴삭 목표면을 넘어 굴삭하지 않도록 정교하게 조작 레버 장치를 조종하는 것이 익숙하지 않은 조작자에게는 난이도가 높다.

근년, 버킷 위치 등을 기초로 프론트 작업기의 동작을 제한하는 프론트 제어를 실시하는 작업 기계의 활약의 범위가 확대되어 가고 있다. 프론트 제어가 작용하면, 굴삭 목표면의 하측을 굴삭하지 않도록 프론트 작업기의 동작이 제한된다. 관련 기술로서, 조작 레버 장치의 조작 신호 라인에 비례 전자 밸브를 설치하고, 프론트 작업기의 속도가 제한값을 초과하지 않도록 조작 레버 장치로부터 출력된 유압 신호를 비례 전자 밸브로 감압하는 기술이 제창되어 있다(특허문헌 1 등 참조).

일본 특허 제3091667호 공보

예를 들어, 유압 셔블에서는, 버킷을 조금씩 흔들어 토사 등의 내용물을 분류하는, 소위 찌꺼기 흔들기 작업 시에 레버 조작에 대한 응답성이 요구된다. 법면의 성형 작업인, 소위 경사면 다지기 작업에서도, 붐을 빠르게 오르내리는 작업에 대하여 효율화를 위해 응답성이 요구되는 경우가 있다.

그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술에서는 조작 신호 라인 상에 비례 전자 밸브가 존재한다. 비례 전자 밸브는 최대 개방도에서도 압력 손실을 수반한다. 그 때문에, 프론트 제어 기능을 갖는 작업 기계는 당해 기능을 갖지 않는 작업 기계에 비해, 프론트 제어가 작용하지 않는 경우라도 비례 전자 밸브의 압력 손실에 기인하여 레버 조작에 대한 액추에이터의 응답성이 저하될 수 있다.

본 발명의 목적은, 조작에 대한 액추에이터의 응답성과 프론트 제어 기능을 양립시킬 수 있는 작업 기계를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 차체, 상기 차체에 설치한 프론트 작업기, 상기 프론트 작업기를 구동하는 복수의 액추에이터, 상기 프론트 작업기의 자세를 검출하는 자세 검출기, 상기 액추에이터를 구동하는 작동유를 토출하는 유압 펌프, 상기 유압 펌프로부터 대응하는 액추에이터에 공급되는 작동유의 흐름을 제어하는 복수의 컨트롤 밸브, 대응하는 컨트롤 밸브에 출력하는 유압 신호를 조작에 따라 생성하는 복수의 조작 레버 장치, 상기 조작 레버 장치와 대응하는 컨트롤 밸브를 접속하는 파일럿 라인, 상기 조작 레버 장치에 작동유를 공급하는 파일럿 펌프, 상기 파일럿 라인에 설치되어 대응하는 조작 레버 장치에서 생성된 유압 신호를 감압하는 적어도 하나의 비례 전자 밸브 및 상기 자세 검출기의 검출 신호를 기초로 상기 비례 전자 밸브를 제어하여 상기 프론트 작업기의 동작을 제한하는 프론트 제어부를 구비한 작업 기계에 있어서, 상기 파일럿 라인은, 대응하는 조작 레버 장치의 신호 출력 밸브에 접속한 복수의 조작 신호 라인과, 대응하는 컨트롤 밸브의 유압 구동부에 접속한 복수의 입력 신호 라인과, 상기 비례 전자 밸브를 설치한 적어도 하나의 감압 라인을 포함하고, 상기 조작 신호 라인과 대응하는 감압 라인과의 사이에 설치되고, 상기 조작 신호 라인 및 대응하는 감압 라인의 접속을 차단하고 당해 조작 신호 라인을 대응하는 신호 입력 라인에 직접 접속하는 제 1 위치, 그리고 상기 조작 신호 라인 및 대응하는 신호 입력 라인의 직접적인 접속을 차단하고 당해 조작 신호 라인을 대응하는 감압 라인을 통해 해당 신호 입력 라인에 접속하는 제2 위치를 갖는 적어도 하나의 전환 밸브를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 조작에 대한 액추에이터의 응답성과 프론트 제어 기능을 양립시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 작업 기계의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시한 유압 셔블에 구비된 유압 구동 장치를 컨트롤러 유닛과 함께 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 유압 셔블에 구비된 프론트 제어용 유압 유닛의 유압 회로도이다.
도 4는 도 1에 도시한 유압 셔블에 구비된 컨트롤러 유닛의 기능 블록도이다.
도 5는 도 1에 도시한 유압 셔블에 구비된 전환 밸브 제어부의 기능 블록도이다.
도 6은 도 5에 도시한 전환 밸브 제어부에 의한 전환 밸브의 제어 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 작업 기계에 구비된 전환 밸브 제어부의 기능 블록도이다.
도 8은 도 7에 도시한 전환 밸브 제어부에 구비된 거리 연산부에 의한 프론트 작업기의 특정점과 굴삭 목표면의 거리의 연산 방법의 설명도이다.
도 9는 도 7에 도시한 전환 밸브 제어부에 의한 전환 밸브의 제어 수순을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 작업 기계에 구비된 전환 밸브 제어부의 다른 예에 의한 전환 밸브의 제어의 설명도이다.
도 11은 변형예에 관한 작업 기계에 구비된 프론트 제어용 유압 유닛의 주요부를 발출한 유압 회로도이다.

이하에 도면을 사용하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

(제1 실시 형태)

1-1. 작업 기계

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 작업 기계의 외관을 나타내는 사시도이다. 본 실시 형태에서는 프론트 작업기의 선단의 어태치먼트로서 버킷(23)을 장착한 유압 셔블을 작업 기계의 예로서 설명한다. 단, 버킷 이외의 어태치먼트를 구비하는 유압 셔블이나 불도저 등의 다른 종류의 작업 기계에도 본 발명은 적용될 수 있다. 이후, 운전석에 앉은 조작자가 볼 때 전방측(도 1 중 좌상측), 후방측(동 우하측), 좌측(동 좌하측), 우측(동 우상측)을 유압 셔블의 전, 후, 좌, 우라고 하고, 각각 간단히 전방측, 후방측, 좌측, 우측이라고 기재한다.

동 도면에 도시한 유압 셔블은 차체(10) 및 프론트 작업기(20)를 구비하고 있다. 차체(10)는 주행체(11) 및 선회체(12)를 구비하고 있다.

주행체(11)는 본 실시 형태에서는 무한궤도 크롤러 벨트를 갖는 좌우의 크롤러(주행 구동체)(13)를 구비하고 있고, 좌우의 주행 모터(35)에 의해 좌우의 크롤러(13)를 각각 구동함으로써 주행한다. 주행 모터(35)에는, 예를 들어 유압 모터가 사용된다.

선회체(12)는 주행체(11) 상에 선회 장치(도시하지 않음)를 통해 선회 가능하게 설치되어 있다. 선회체(12)의 전방부(본 실시 형태에서는 전방부 좌측)에는 조작자가 탑승하는 운전실(14)이 설치되어 있다. 선회체(12)에 있어서의 운전실(14)의 후방측에는 원동기(17)(도 2)나 유압 구동 장치 등을 수용한 동력실(15)이, 최후방부에는 기체의 전후 방향의 밸런스를 조정하는 카운터 웨이트(16)가 탑재되어 있다. 원동기(17)는 엔진(내연 기관) 또는 전동기이다. 선회체(12)를 주행체(11)에 대하여 연결하는 선회 장치에는 선회 모터(34)(도 2)가 포함되어 있고, 선회 모터(34)에 의해 주행체(11)에 대하여 선회체(12)가 선회 구동된다. 본 실시 형태에 있어서의 선회 모터(34)는 유압 모터이지만, 전동 모터를 사용하는 경우도 있고, 유압 모터 및 전동 모터의 양쪽을 사용하는 경우도 있다.

프론트 작업기(20)는 토사의 굴삭 등의 작업을 행하기 위한 장치이고, 선회체(12)의 전방부[본 실시 형태에서는 운전실(14)의 우측]에 설치되어 있다. 이 프론트 작업기(20)는 붐(21), 암(22) 및 버킷(23)을 구비한 다관절형의 작업 장치이다. 붐(21)은 좌우로 연장되는 핀(도시하지 않음)에 의해 선회체(12)의 프레임에 연결되고, 또한 붐 실린더(31)에 의해서도 선회체(12)와 연결되어 있다. 붐 실린더(31)의 신축에 수반하여 선회체(12)에 대하여 붐(21)이 상하로 회동하는 구성이다. 암(22)은 좌우로 연장되는 핀(도시하지 않음)에 의해 붐(21)의 선단에 연결되고, 또한 암 실린더(32)에 의해서도 붐(21)과 연결되어 있다. 암 실린더(32)의 신축에 수반하여 붐(21)에 대하여 암(22)이 회동하는 구성이다. 버킷(23)은 수평 좌우로 연장되는 핀(도시하지 않음)에 의해 암(22)의 선단에 연결되고, 또한 버킷 실린더(33) 및 링크를 통해 암(22)과 연결되어 있다. 버킷 실린더(33)의 신축에 수반하여 암(22)에 대하여 버킷(23)이 회동하는 구성이다. 붐 실린더(31), 암 실린더(32) 및 버킷 실린더(33)는 프론트 작업기(20)를 구동하는 유압 실린더이다.

또한, 유압 셔블에는 위치나 자세에 관한 정보를 검출하는 검출기가 적소에 설치되어 있다. 예를 들어, 붐(21), 암(22) 및 버킷(23)의 각 회동 지지점에는 각각 각도 검출기(8a 내지 8c)가 설치되어 있다. 각도 검출기(8a 내지 8c)는 프론트 작업기(20)의 위치와 자세에 관한 정보를 검출하는 자세 검출기로서 사용되고, 각각 붐(21), 암(22) 및 버킷(23)의 회동각을 검출한다. 그 밖에, 선회체(12)에는, 경사 검출기(8d), 측위 장치(9a, 9b)(도 4), 무선기(9c)(도 4), 유압 구동 장치(30)(도 2), 컨트롤러 유닛(100)(도 2 등)이 구비되어 있다. 경사 검출기(8d)는 선회체(12)의 전후 방향 및 좌우 방향의 적어도 한쪽의 경사를 검출하는 선회체(12)의 자세 검출 수단으로서 사용된다. 측위 장치(9a, 9b)에는, 예를 들어 RTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite System)가 사용되고, 측위 장치(9a, 9b)에 의해 차체(10)의 위치 정보가 취득된다. 무선기(9c)는 기준국 GNSS(도시하지 않음)로부터의 보정 정보를 수신하는 것이다. 측위 장치(9a, 9b) 및 무선기(9c)는 선회체(12)의 위치나 방향을 검출하는 수단이다. 나아가, 운전실(14) 내의 조작 패널(도시하지 않음)이나 조작 레버 장치(51 내지 54)(도 2 등) 중 적어도 하나의 레버부에는 프론트 제어부(120)의 제어를 온 오프하는 스위치(7)(도 3 참조)가 설치되어 있다. 유압 구동 장치(30)나 컨트롤러 유닛(100)에 대해서는 다음에 설명한다.

1-2. 유압 구동 장치

도 2는 도 1에 도시한 유압 셔블에 구비된 유압 구동 장치를 컨트롤러 유닛과 함께 도시하는 도면이다. 설명 완료된 것에 대해서는, 동 도면에 있어서 기출 도면과 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.

유압 구동 장치(30)는 유압 셔블의 피구동 부재를 구동하는 장치이며 동력실(15)에 수용되어 있다. 피구동 부재에는 프론트 작업기(20)[붐(21), 암(22) 및 버킷(23)], 그리고 차체(10)[크롤러(13) 및 선회체(12)]가 포함된다. 이 유압 구동 장치(30)는 액추에이터(31 내지 34), 유압 펌프(36), 컨트롤 밸브(41 내지 44), 파일럿 펌프(37), 조작 레버 장치(51 내지 54), 프론트 제어용 유압 유닛(60) 등을 포함하고 있다.

1-2.1. 액추에이터

액추에이터(31 내지 34)는 붐 실린더(31), 암 실린더(32), 버킷 실린더(33) 및 선회 모터(34)를 각각 가리키고 있다. 주행 모터(35)는 도 2에서는 도시를 생략하고 있다. 붐 실린더(31), 암 실린더(32), 버킷 실린더(33), 선회 모터(34) 및 주행 모터(35) 중 복수를 예로 든 경우에, 「액추에이터(31 내지 35)」, 「액추에이터(31, 32)」 등이라고 기재하는 경우가 있다. 액추에이터(31 내지 35)는 유압 펌프(36)로부터 토출되는 작동유에 의해 구동된다.

1-2.2. 유압 펌프

유압 펌프(36)는 액추에이터(31 내지 35) 등을 구동하는 작동유를 토출하는 가변 용량형의 펌프이고, 원동기(17)에 의해 구동된다. 본 실시 형태에 있어서의 원동기(17)는 내연 기관 등의 연소 에너지를 동력으로 변환하는 엔진이다. 도 2에서는 유압 펌프(36)를 1개만 도시하고 있지만, 복수개 설치되는 경우도 있다. 유압 펌프(36)로부터 토출된 작동유는 토출 배관(36a)을 흐르고, 컨트롤 밸브(41 내지 44)를 경유하여 각각 액추에이터(31 내지 34)에 공급된다. 액추에이터(31 내지 34)로부터의 각 복귀유는 각각 컨트롤 밸브(41 내지 44)를 통해 복귀유 배관(36b)에 유입되어 탱크(38)로 복귀된다. 토출 배관(36a)에는 이 토출 배관(36a)의 최고 압력을 규제하는 릴리프 밸브(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 도 2에서는 도시하고 있지 않지만 주행 모터(35)도 동일한 회로 구성으로 구동된다. 주행체(11)의 전후의 적어도 한쪽에 배토판을 설치한 경우, 브레이커 등의 액추에이터를 갖는 어태치먼트를 버킷(23) 대신에 프론트 작업기(20)에 장착한 경우에는, 배토판이나 어태치먼트의 액추에이터도 동일한 회로 구성으로 구동된다.

1-2.3. 컨트롤 밸브

컨트롤 밸브(41 내지 44)는 유압 펌프(36)로부터 대응하는 액추에이터에 공급되는 작동유의 흐름(방향 및 유량)을 제어하는 유압 구동식의 유량 제어 밸브이고, 각각 유압 신호가 입력되는 유압 구동부(45, 46)를 구비하고 있다. 컨트롤 밸브(41)는 붐 실린더용, 컨트롤 밸브(42)는 암 실린더용, 컨트롤 밸브(43)는 버킷 실린더용, 컨트롤 밸브(44)는 선회 모터용이다. 주행 모터용의 컨트롤 밸브는 도시를 생략하고 있다. 컨트롤 밸브(41 내지 44)의 유압 구동부(45 또는 46)는 파일럿 라인(50)을 통해 대응하는 조작 레버 장치에 접속되어 있다. 파일럿 라인(50)은 조작 신호 라인(51a1, 51b1, 52a1, 52b1, 53a1, 53b1, 54a1, 54b1), 신호 입력 라인(51a2, 51b2, 52a2, 52b2, 53a2, 53b2, 54a2, 54b2), 감압 라인(51b3, 52a3, 52b3, 53a3, 53b3)을 포함하고 있다. 컨트롤 밸브(41 내지 44)는 유압 구동부(45 또는 46)에 유압 신호가 입력(여자)되면 도면 중에서 우행 또는 좌행하고, 유압 신호의 입력이 정지(소자)되면 스프링의 힘으로 중립 위치로 복귀하는 구성이다. 예를 들어, 붐 실린더용의 컨트롤 밸브(41)의 유압 구동부(45)에 유압 신호가 입력되면, 도 2에 있어서 컨트롤 밸브(41)의 스풀이 유압 신호의 크기에 따른 거리만큼 우행한다. 이에 의해, 유압 신호에 따른 유량의 작동유가 붐 실린더(31)의 보텀측 유실에 공급되고, 유압 신호의 크기에 따른 속도로 붐 실린더(31)가 신장되어 붐(21)이 상승한다.

1-2.4. 파일럿 펌프

파일럿 펌프(37)는 컨트롤 밸브(41 내지 44) 등의 제어 밸브를 구동하는 작동유를 토출하는 고정 용량형 펌프이고, 유압 펌프(36)와 동일하게 원동기(17)에 의해 구동된다. 원동기(17)와는 다른 동력원으로 파일럿 펌프(37)를 구동하는 구성으로 할 수도 있다. 펌프 라인(37a)은 파일럿 펌프(37)의 토출 배관이고, 로크 밸브(39)를 통한 후 복수로 분기되고, 조작 레버 장치(51 내지 54) 및 프론트 제어용 유압 유닛(60)에 접속되어 있다. 도 3에서 후술하지만, 프론트 제어용 유압 유닛(60) 내에서는, 특정한 컨트롤 밸브[본 예에서는 컨트롤 밸브(41, 43)]의 유압 구동부에 연결되는 계통에 펌프 라인(37a)이 접속된다. 이 펌프 라인(37a)을 통해, 파일럿 펌프(37)로부터 토출된 작동유가 조작 레버 장치(51 내지 54)나 특정한 컨트롤 밸브의 유압 구동부에 공급된다.

또한, 로크 밸브(39)는, 본 예에서는 전자 전환 밸브이고, 그 전자 구동부는 운전실(14)(도 1)에 배치된 게이트 로크 레버(도시하지 않음)의 위치 검출기와 전기적으로 접속되어 있다. 게이트 로크 레버는 눕힌 폐쇄 자세로 조작자의 하차를 방해하도록 운전석의 승강측에 설치된 바이고, 게이트 로크 레버를 인상하여 운전석에 대한 승강부를 개방하지 않으면 하차할 수 없도록 되어 있다. 게이트 로크 레버의 포지션으로서, 눕힌 자세를 조작계의 「로크 해제 위치」, 인상한 자세를 조작계의 「로크 위치」라고 기재한다. 게이트 로크 레버의 포지션은 위치 검출기에서 검출되고, 위치 검출기로부터 로크 밸브(39)에 대하여 게이트 로크 레버의 포지션에 따른 신호가 입력된다. 게이트 로크 레버가 로크 위치에 있으면 로크 밸브(39)가 폐쇄되어 펌프 라인(37a)이 차단되고, 로크 해제 위치에 있으면 로크 밸브(39)가 개방되어 펌프 라인(37a)이 개통한다. 펌프 라인(37a)이 차단된 상태에서는 유압 신호의 원압이 단절되므로, 조작의 유무에 관계없이 컨트롤 밸브(41 내지 44)에는 유압 신호가 입력되지 않게 된다. 즉, 조작 레버 장치(51 내지 54)에 의한 조작이 무효화되어, 선회나 굴삭 등의 동작이 금지된다.

1-2.5. 조작 레버 장치

조작 레버 장치(51 내지 54)는 각각 대응하는 액추에이터(31 내지 34)의 동작을 지시하는 유압 신호를 조작에 따라 생성하여 출력하는 레버 조작식의 조작 장치이고, 운전실(14)(도 1)에 구비되어 있다. 조작 레버 장치(51)는 붐 조작용, 조작 레버 장치(52)는 암 조작용, 조작 레버 장치(53)는 버킷 조작용, 조작 레버 장치(54)는 선회 조작용이다. 유압 셔블의 경우, 일반적으로 조작 레버 장치(51 내지 54)는 십자 조작식의 레버 장치이고, 전후 방향으로의 경도 조작으로 하나의 액추에이터의 동작을, 좌우 방향으로의 경도 조작으로 다른 액추에이터의 동작을 지시할 수 있는 구성으로 되어 있다. 따라서, 4개의 조작 레버 장치(51 내지 54)는 각 2개의 2그룹으로 구분되고, 각 그룹에서 1개의 레버부를 공용한다. 따라서, 조작 레버 장치(51 내지 54)의 레버부는 오른손 조작용과 왼손 조작용의 합계 2개이고, 전술한 스위치(7)를 레버부에 설치하는 경우, 2개의 레버부 중 적어도 한쪽에 설치하게 된다. 주행용의 조작 레버 장치는 도시를 생략하고 있다.

붐 조작용의 조작 레버 장치(51)는 붐 상승 명령용의 신호 출력 밸브(51a) 및 붐 하강 명령용의 신호 출력 밸브(51b)를 구비하고 있다. 신호 출력 밸브(51a, 51b)의 입력 포트(1차측 포트)에는 펌프 라인(37a)이 접속되어 있다. 붐 상승 명령용의 신호 출력 밸브(51a)의 출력 포트(2차측 포트)는 조작 신호 라인(51a1) 및 신호 입력 라인(51a2)을 통해 붐 실린더용의 컨트롤 밸브(41)의 유압 구동부(45)에 접속되어 있다. 붐 하강 명령용의 신호 출력 밸브(51b)의 출력 포트는 조작 신호 라인(51b1) 및 신호 입력 라인(51b2)을 통해 컨트롤 밸브(41)의 유압 구동부(46)에 접속하고 있다. 예를 들어, 조작 레버 장치(51)를 붐 상승 명령측으로 쓰러뜨리면 신호 출력 밸브(51a)가 조작량에 따른 개방도로 개방한다. 이에 의해 펌프 라인(37a)으로부터 입력된 파일럿 펌프(37)의 토출유가, 신호 출력 밸브(51a)로 조작량에 따라 감압되고 컨트롤 밸브(41)의 유압 구동부(45)에 대한 유압 신호로서 출력된다. 또한, 조작 신호 라인(51a1, 51b1)에는 각각 압력 검출기(6a, 6b)가 설치되어 있고, 신호 출력 밸브(51a, 51b)가 출력하는 유압 신호의 크기(압력값)가 압력 검출기(6a, 6b)로 검출되도록 되어 있다.

마찬가지로, 암 조작용의 조작 레버 장치(52)는 아암 클라우드 명령용의 신호 출력 밸브(52a) 및 암 덤프 명령용의 신호 출력 밸브(52b)를 구비하고 있다. 버킷 조작용의 조작 레버 장치(53)는 버킷 클라우드 명령용의 신호 출력 밸브(53a) 및 버킷 덤프 명령용의 신호 출력 밸브(53b)를 구비하고 있다. 선회 조작용의 조작 레버 장치(54)는 우측 선회 명령용의 신호 출력 밸브(54a) 및 좌측 선회 명령용의 신호 출력 밸브(54b)를 구비하고 있다.

신호 출력 밸브(52a, 52b, 53a, 53b, 54a, 54b)의 입력 포트는 펌프 라인(37a)에 접속되어 있다. 암 조작용의 조작 레버 장치(52)의 신호 출력 밸브(52a)의 출력 포트는 조작 신호 라인(52a1) 및 신호 입력 라인(52a2)을 통해 암 실린더용의 컨트롤 밸브(42)의 유압 구동부(45)에 접속되어 있다. 암 조작용의 조작 레버 장치(52)의 신호 출력 밸브(52b)의 출력 포트는 조작 신호 라인(52b1) 및 신호 입력 라인(52b2)을 통해 암 실린더용의 컨트롤 밸브(42)의 유압 구동부(46)에 접속되어 있다. 버킷 클라우드 명령용의 신호 출력 밸브(53a)의 출력 포트는, 조작 신호 라인(53a1) 및 신호 입력 라인(53a2)을 통해 버킷 실린더용의 컨트롤 밸브(43)의 유압 구동부(45)에 접속되어 있다. 버킷 덤프 명령용의 신호 출력 밸브(53b)의 출력 포트는, 조작 신호 라인(53b1) 및 신호 입력 라인(53b2)을 통해 컨트롤 밸브(43)의 유압 구동부(46)에 접속되어 있다. 선회 조작용의 조작 레버 장치(54)의 신호 출력 밸브(54a)의 출력 포트는, 조작 신호 라인(54a1) 및 신호 입력 라인(54a2)을 통해 선회 모터용의 컨트롤 밸브(44)의 유압 구동부(45)에 접속되어 있다. 선회 조작용의 조작 레버 장치(54)의 신호 출력 밸브(54b)의 출력 포트는, 조작 신호 라인(54b1) 및 신호 입력 라인(54b2)을 통해 선회 모터용의 컨트롤 밸브(44)의 유압 구동부(46)에 접속되어 있다. 조작 레버 장치(52 내지 54)의 유압 신호의 출력 원리는 붐 조작용의 조작 레버 장치(51)와 마찬가지이다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 신호 입력 라인(51a2, 51b2, 52a2, 52b2, 53a2, 53b2, 54a2, 54b2)의 도중에 셔틀 블록(47)이 설치되어 있다. 조작 레버 장치(51 내지 54)로부터 출력된 유압 신호가 셔틀 블록(47)을 통해 유압 펌프(36)의 레귤레이터(48)에도 입력되도록 되어 있다. 셔틀 블록(47)의 상세 구성은 생략하지만, 유압 신호가 셔틀 블록(47)을 통해 레귤레이터(48)에 입력됨으로써, 유압 펌프(36)의 토출 유량이 유압 신호에 따라 제어되도록 되어 있다.

1-2.6. 프론트 제어용 유압 유닛

도 3은 프론트 제어용 유압 유닛의 유압 회로도이다. 동 도면에 있어서 다른 도면과 동일한 부호를 붙인 요소는 다른 도면에서 도시된 요소와 동일한 요소이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 프론트 제어용 유압 유닛(60)은 전환 밸브 유닛(60A) 및 비례 전자 밸브 유닛(60B)을 구비하고, 컨트롤러 유닛(100)으로부터의 신호로 구동된다. 비례 전자 밸브 유닛(60B)은 조작 레버 장치(51 내지 53)로부터 출력되는 유압 신호를 상황에 따라 증압 감압하고, 프론트 작업기(20)가 굴삭 목표면을 넘어 굴삭 등을 하지 않도록 하기 위한 하드웨어이다. 전환 밸브 유닛(60A)은 조작 레버 장치(51 내지 53)로부터 컨트롤 밸브(41 내지 43)에 출력되는 유압 신호의 경로를 비례 전자 밸브 유닛(60B)을 경유시킬지 여부를 전환하기 위한 하드웨어이다.

비례 전자 밸브 유닛(60B)은 감압용의 비례 전자 밸브(61b, 62a, 62b, 63a, 63b), 증압용의 비례 전자 밸브(71a, 73a, 73b), 차단 밸브(70) 및 셔틀 밸브(92, 93)를 구비하고 있다. 전환 밸브 유닛(60A)은 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)를 구비하고 있다. 이하, 이것들 요소에 대하여 순차 설명해 간다.

·감압용 비례 전자 밸브

비례 전자 밸브(61b, 62a, 62b, 63a, 63b)는 굴삭 목표면보다도 하측을 굴삭하는 것을 억제하기 위해, 대응하는 신호 출력 밸브로부터 출력된 유압 신호의 최댓값을 컨트롤러 유닛(100)으로부터의 신호에 따라 제한하는 역할을 한다. 이것들은 노멀 오픈 타입의 비례 밸브이고, 소자되면 최대 개방도가 되고, 컨트롤러 유닛(100)으로부터의 신호에 의해 여자되면 신호의 크기에 비례하여 개방도를 저하시킨다(폐쇄해감). 비례 전자 밸브(61b, 62a, 62b, 63a, 63b)는 각각 감압 라인(51b3, 52a3, 52b3, 53a3, 53b3)에 설치되어 있고, 파일럿 라인(50)에 있어서의 대응하는 컨트롤 밸브와 조작 레버 장치 사이에 위치하고 있다.

감압 라인(51b3)의 양단은 전환 밸브(81b)를 통해 붐 하강 조작용의 조작 신호 라인(51b1) 및 신호 입력 라인(51b2)에 접속되어 있다. 감압 라인(51b3)에는 붐 하강 조작용의 신호 출력 밸브(51b)로 생성된 유압 신호가 유도된다. 비례 전자 밸브(61b)는 컨트롤러 유닛(100)의 신호 S61b로 구동되어, 붐 하강 조작용의 유압 신호의 최댓값을 제한한다.

동일하게, 감압 라인(52a3)의 양단은 전환 밸브(82a)를 통해 아암 클라우드 조작용의 조작 신호 라인(52a1) 및 신호 입력 라인(52a2)에 접속되어 있다. 감압 라인(52a3)에는 아암 클라우드 조작용의 신호 출력 밸브(52a)로 생성된 유압 신호가 유도된다. 감압 라인(52b3)의 양단은 전환 밸브(82b)를 통해 암 덤프 조작용의 조작 신호 라인(52b1) 및 신호 입력 라인(52b2)에 접속되어 있다. 감압 라인(52b3)에는 암 덤프 조작용의 신호 출력 밸브(52b)로 생성된 유압 신호가 유도된다. 감압 라인(53a3)의 양단은 전환 밸브(83a)를 통해 버킷 클라우드 조작용의 조작 신호 라인(53a1) 및 신호 입력 라인(53a2)에 접속되어 있다. 감압 라인(53a3)에는 버킷 클라우드 조작용의 신호 출력 밸브(53a)로 생성된 유압 신호가 유도된다. 감압 라인(53b3)의 양단은 전환 밸브(83b)를 통해 버킷 덤프 조작용의 조작 신호 라인(53b1) 및 신호 입력 라인(53b2)에 접속되어 있다. 감압 라인(53b3)에는 버킷 덤프 조작용의 신호 출력 밸브(53b)로 생성된 유압 신호가 유도된다. 비례 전자 밸브(62a, 62b, 63a, 63b)는 컨트롤러 유닛(100)의 신호 S62a, S62b, S63a, S63b로 구동되어, 각각 대응하는 유압 신호의 최댓값을 제한한다.

· 셔틀 밸브

비례 전자 밸브 유닛(60B)에 내장된 셔틀 밸브(92, 93) 외에, 본 실시 형태에서는 프론트 제어용 유압 유닛(60)의 외부에도 셔틀 밸브(91)가 사용되어 있다. 셔틀 밸브(91 내지 93)는 고압 선택 밸브이고, 각각 2개의 입구 포트와 1개의 출구 포트를 구비하고 있다.

셔틀 밸브(91)의 한쪽의 입구 포트는 붐 상승 조작용의 조작 신호 라인(51a1)에, 다른 쪽의 입구 포트는 신호 출력 밸브를 통하지 않고 펌프 라인(37a)에 접속되어 있다. 셔틀 밸브(91)의 출구 포트는 붐 상승 조작용의 신호 입력 라인(51a2)에 접속되어 있다.

셔틀 밸브(92)는 버킷 클라우드 조작용의 감압 라인(53a3)에 설치되어 있다. 즉 셔틀 밸브(92)의 한쪽의 입구 포트는 버킷 클라우드 조작용의 조작 신호 라인(53a1)에, 출구 포트는 버킷 클라우드 조작용의 신호 입력 라인(53a2)에 접속되어 있다. 셔틀 밸브(92)의 다른 쪽의 입구 포트는 신호 출력 밸브를 통하지 않고 펌프 라인(37a)에 접속되어 있다.

셔틀 밸브(93)는 버킷 덤프 조작용의 감압 라인(53b3)에 설치되어 있다. 즉, 셔틀 밸브(93)의 한쪽의 입구 포트는 버킷 덤프 조작용의 조작 신호 라인(53b1)에, 출구 포트는 버킷 덤프 조작용의 신호 입력 라인(53b2)에 접속되어 있다. 셔틀 밸브(93)의 다른 쪽의 입구 포트는 신호 출력 밸브를 통하지 않고 펌프 라인(37a)에 접속되어 있다.

· 증압용 비례 전자 밸브

비례 전자 밸브(71a, 73a, 73b)는 조작 레버 장치를 바이패스하여 조작 레버 장치의 조작에 의존하지 않는 유압 신호를 컨트롤러 유닛(100)의 신호에 따라 출력하는 역할을 한다. 이것들은 노멀 클로즈 타입의 비례 밸브이고, 소자되면 최소 개방도(제로 개방도)가 되고, 컨트롤러 유닛(100)으로부터의 신호에 의해 여자되면 신호의 크기에 비례하여 개방도를 상승시킨다(개방해 감). 비례 전자 밸브(71a, 73a, 73b)는 분기하여 각각 셔틀 밸브(91 내지 93)에 연결되는 펌프 라인(37a)에 설치되어 있다. 비례 전자 밸브(71a, 73a, 73b)로부터 셔틀 밸브(91 내지 93)의 타방측의 입구 포트에 입력되는 유압 신호는, 셔틀 밸브(91 내지 93)의 일방측의 입구 포트에 입력되는 조작 레버 장치(51, 53)로부터의 유압 신호에 간섭한다. 조작 레버 장치(51, 53)로부터 출력되는 유압 신호보다도 고압의 유압 신호를 출력할 수 있는 점에서, 본원 명세서에서는 비례 전자 밸브(71a, 73a, 73b)를 증압용의 비례 전자 밸브라고 칭한다.

구체적으로는, 비례 전자 밸브(71a)는 컨트롤러 유닛(100)의 신호 S71a로 구동되어, 붐 자동 인상 동작을 명령하는 유압 신호를 출력한다. 비례 전자 밸브(71a)에 개방 명령 신호가 출력되는 경우에는 통상 감압용의 비례 전자 밸브(61b)에 폐쇄 명령 신호가 출력되고, 비례 전자 밸브(71a)가 개방될 때에는 비례 전자 밸브(61b)가 폐쇄되도록 되어 있다. 이 경우, 가령 붐 하강 조작이 행해지고 있어도, 컨트롤 밸브(41)에 대하여 유압 구동부(45)에만 유압 신호가 입력되어, 강제적으로 붐 상승 동작이 행해진다. 이 비례 전자 밸브(71a)는 굴삭 목표면보다 하측을 굴삭하고 있을 때 등에 기능한다.

비례 전자 밸브(73a)는 컨트롤러 유닛(100)의 신호 S73a로 구동되고, 버킷 클라우드 동작을 명령하는 유압 신호를 출력한다. 비례 전자 밸브(73b)는 컨트롤러 유닛(100)의 신호 S73b로 구동되고, 버킷 덤프 동작을 명령하는 유압 신호를 출력한다. 비례 전자 밸브(73a, 73b)가 출력하는 유압 신호는 버킷(23)의 자세를 보정하는 신호이다. 이것들 유압 신호가 셔틀 밸브(92, 93)로 선택되고, 컨트롤 밸브(43)에 입력됨으로써, 굴삭 목표면에 대하여 일정한 각도가 되도록 버킷(23)의 자세가 보정된다.

· 차단 밸브

차단 밸브(70)는 노멀 클로즈 타입의 전자 구동식의 개폐 밸브이고, 소자되면 완전 폐쇄되고(제로 개방도가 되고), 컨트롤러 유닛(100)으로부터의 신호를 받아 여자되면 개방된다. 이 차단 밸브(70)는 펌프 라인(37a)에 있어서의 셔틀 밸브(91 내지 93)에 연결되는 지류의 분기부와 로크 밸브(39)(도 2) 사이에 설치되어 있다. 컨트롤러 유닛(100)으로부터의 명령 신호에 의해 차단 밸브(70)가 폐쇄되면, 조작 레버 장치(51, 53)의 조작에 의하지 않는 유압 신호의 생성, 출력이 금지된다.

· 전환 밸브

전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)는 대응하는 조작 신호 라인 및 신호 입력 라인에 대한 감압 라인의 접속 및 차단을 전환하는 역할을 한다. 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)는 각각 대응하는 조작 신호 라인, 신호 입력 라인 및 감압 라인 사이에 설치되어 있다. 이것들의 밸브는 제1 위치 A 및 제2 위치 B의 각 2개의 전환 위치를 구비하고 있고, 소자 상태에서 제1 위치 A로 전환되고, 컨트롤러 유닛(100)으로부터의 신호를 받아 여자되면 제2 위치 B로 전환된다.

제1 위치 A는 조작 신호 라인 및 대응하는 감압 라인의 접속을 차단하여 당해 조작 신호 라인을 대응하는 신호 입력 라인에 직접 접속하는 포지션이다. 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)에는 대응하는 조작 신호 라인 및 감압 라인이 일방측에 접속하고, 대응하는 감압 라인이 타방측에 접속되어 있다. 즉, 제1 위치 A에는 반환 유로가 형성되어 있다. 전환 밸브가 제1 위치 A로 전환되어 있는 경우에는, 전환 밸브에 대하여 일방측으로부터 입력되는 유압 신호가 일방측으로부터 출력되고, 회로적으로 차단된 감압 라인, 나아가서는 비례 전자 밸브 유닛(60B)에는 유압 신호는 전혀 입력되지 않는다.

제2 위치 B는 조작 신호 라인 및 대응하는 신호 입력 라인의 직접적인 접속을 차단하여 당해 조작 신호 라인을 대응하는 감압 라인을 통해 당해 신호 입력 라인에 접속하는 포지션이다. 제2 위치 B에는 대응하는 감압 라인의 단부에 접속되고, 서로 반대 방향으로 작동유를 유통시키는 2개의 유로가 형성되어 있다. 전환 밸브가 제2 위치 B로 전환되어 있는 경우에는, 전환 밸브에 대하여 일방측으로부터 입력되는 유압 신호가 타방측의 감압 라인으로 출력된다. 감압 라인에 입력된 유압 신호는 감압용의 비례 전자 밸브를 통과하여 복귀되고, 타방측으로부터 다시 전환 밸브에 입력되어 대응하는 신호 입력 라인으로 출력된다.

이상과 같이, 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)는 대응하는 감압용의 비례 전자 밸브와 직렬로 접속되어 있다. 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)를 제2 위치 B로 전환하면 유압 신호가 대응하는 감압 라인을 통해 전달되고, 제1 위치 A로 전환하면 유압 신호의 전달 경로가 제1 위치 A에서 쇼트컷되는 구성이다.

· 전환 밸브 유닛, 비례 전자 밸브 유닛

전술한 바와 같이 전환 밸브 유닛(60A)은 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)를 구비한 밸브 유닛이다. 도 3과 같이 조작 신호 라인의 경로 중의 조인트 J1, 신호 입력 라인의 경로 중의 조인트 J2 및 감압 라인의 경로 중의 조인트 J3의 각각 편측이 전환 밸브 유닛(60A)에 구비되어 있다. 조인트 J1 내지 J3의 연결을 풀면, 전환 밸브 유닛(60A)은 도 3의 회로에 대하여 독립하여 탈착할 수 있도록 되어 있다.

비례 전자 밸브 유닛(60B)은 비례 전자 밸브(61b, 62a, 62b, 63a, 63b, 71a, 73a, 73b), 차단 밸브(70) 및 셔틀 밸브(92, 93)를 구비한 밸브 유닛이다. 도 3과 같이 펌프 라인의 경로 중의 조인트 J4 및 감압 라인의 경로 중의 조인트 J5의 편측이 비례 전자 밸브 유닛(60B)에 구비되어 있다. 비례 전자 밸브 유닛(60B)도, 조인트 J4, J5의 연결을 푸는 것으로 도 3의 회로에 대하여 독립하여 탈착할 수 있도록 되어 있다.

1-2.7. 컨트롤러 유닛

도 4는 컨트롤러 유닛의 기능 블록도이다. 동 도면에 도시한 바와 같이, 컨트롤러 유닛(100)은 입력부(110), 프론트 제어부(120), 전환 밸브 제어부(130) 및 출력부(170) 등의 기능부를 구비하고 있다. 이하, 각 기능부에 대하여 설명한다.

· 입력부/출력부

입력부(110)는 센서류 등으로부터의 신호를 입력하는 기능부이다. 이 입력부(110)에는 압력 검출기(6a, 6b), 스위치(7), 각도 검출기(8a 내지 8c), 경사 검출기(8d), 측위 장치(9a, 9b), 무선기(9c) 등으로부터의 신호가 입력된다.

출력부(170)는 프론트 제어부(120) 및 전환 밸브 제어부(130)에서 생성된 명령 신호를 프론트 제어용 유압 유닛(60)에 출력하고, 대응하는 밸브를 제어하는 기능부이다. 제어 대상이 될 수 있는 밸브는 비례 전자 밸브(61b, 62a, 62b, 63a, 63b, 71a, 73a, 73b), 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b) 및 차단 밸브(70)이다.

· 프론트 제어부

프론트 제어부(120)는 각도 검출기(8a 내지 8c) 및 경사 검출기(8d)의 신호를 기초로, 굴삭 목표면을 넘어(굴삭 목표면의 하측을) 굴삭하지 않도록 프론트 작업기(20)의 동작을 제한하는 제한 명령값을 연산하는 기능부이다. 프론트 제어란, 굴삭 목표면과 버킷(23)의 특정점의 거리나 액추에이터(31 내지 33)의 신축 속도 등에 따라 프론트 제어용 유압 유닛(60)을 제어하는 제어의 총칭이다. 예를 들어, 감압용의 비례 전자 밸브(61b, 62a, 62b, 63a, 63b) 중 적어도 하나를 제어하고, 굴삭 목표면 근방에서 액추에이터(31 내지 33) 중 적어도 하나의 동작을 감속시키는 제어도 프론트 제어의 하나이다. 증압용의 비례 전자 밸브(71a, 73a, 73b) 중 적어도 하나를 제어하고, 굴삭 목표면의 하측을 굴삭해 버리고 있는 장면에서 강제적으로 붐 상승 동작을 하는 붐 자동 인상 제어나, 버킷(23)의 각도를 일정하게 유지하거나 하는 제어도 프론트 제어에 포함된다. 그 밖에, 소위 붐 하강 정지 제어나 버킷 증압 제어 등도 포함된다. 또한, 감압용의 비례 전자 밸브(61b, 62a, 62b, 63a, 63b) 중 적어도 하나와, 증압용의 비례 전자 밸브(71a, 73a, 73b) 중 적어도 하나를 복합적으로 제어하는 것도 프론트 제어에 포함된다. 나아가, 본원 명세서에서는, 프론트 작업기(20)가 그리는 궤적을 일정한 궤적으로 제어하는, 소위 궤적 제어도 프론트 제어의 하나로 한다. 프론트 제어부(120)의 상세에 대해서는 설명을 생략하지만, 이 프론트 제어부(120)에는, 예를 들어 일본 특허 공개 평8-333768호 공보나 일본 특허 공개 제2016-003442호 공보 등에 기재된 공지 기술을 적절히 적용할 수 있다.

· 전환 밸브 제어부

도 5는 전환 밸브 제어부의 기능 블록도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 전환 밸브 제어부(130)는 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)를 제어하는 기능부이고, 온 오프 판정부(131) 및 전환 명령부(137)를 구비하고 있다.

온 오프 판정부(131)는 입력부(110)를 통해 입력된 스위치(7)로부터의 신호가 프론트 제어부(120)에 의한 제어를 온 상태로 하는 온 신호인지 오프 상태로 하는 오프 신호인지를 판정하는 기능부이다.

전환 명령부(137)는 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)를 제1 위치 A로 전환하는 명령 신호 및 제2 위치 B로 전환하는 명령 신호를 선택적으로 생성하는 기능부이다. 구체적으로는, 스위치(7)로부터 입력된 신호가 오프 신호라고 온 오프 판정부(131)에서 판정된 경우, 모든 전환 밸브를 제1 위치 A로 전환하는 신호 S70이 전환 명령부(137)에서 생성된다. 반대로, 스위치(7)로부터 입력된 신호가 온 신호라고 온 오프 판정부(131)에서 판정된 경우, 모든 전환 밸브를 제2 위치 B로 전환하는 신호 S70이 전환 명령부(137)에서 생성된다.

또한, 본 실시 형태에서는 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)와 차단 밸브(70)에 출력되는 명령 신호 S70은 동일한 값의 신호이다. 신호 S70이 전환 밸브를 제1 위치 A로 전환하는 것일 때, 본 실시 형태에서는 명령 신호 S70은 소자 신호(여자 전류의 정지)이고, 노멀 클로즈 타입의 차단 밸브(70)는 차단 위치가 된다. 반대로 신호 S70이 전환 밸브를 제2 위치 B로 전환하는 것일 때, 본 실시 형태에서는 명령 신호 S70은 여자 신호(여자 전류의 출력)이고, 노멀 클로즈 타입의 차단 밸브(70)는 개통 위치가 된다.

1-3 동작

도 6은 전환 밸브 제어부에 의한 전환 밸브의 제어 수순을 나타내는 흐름도이다. 운전 중, 전환 밸브 제어부(130)는 도 6의 수순을 소정의 처리 사이클(예를 들어, 0.1s)로 반복해서 실행하는 것으로 한다. 먼저, 입력부(110)를 통해 스위치(7)의 신호를 입력하고(스텝 S101), 그것이 온 신호인지 오프 신호인지를 온 오프 판정부(131)에서 판정한다(스텝 S102). 스위치(7)의 신호가 오프 신호이면, 전환 밸브 제어부(130)는 전환 명령부(137)에서 각 전환 밸브를 제1 위치 A로 전환하는 신호를 생성하고, 출력부(170)를 통해 출력한다. 이에 의해 감압 라인을 통하지 않고 각 조작 신호 라인을 대응하는 신호 입력 라인에 직접 접속시켜, 도 6의 수순을 종료한다(스텝 S103). 스위치(7)의 신호가 온 신호이면, 전환 밸브 제어부(130)는 전환 명령부(137)에서 각 전환 밸브를 제2 위치 B로 전환하는 신호를 생성하고, 출력부(170)를 통해 출력한다. 이에 의해 각 조작 신호 라인이 감압 라인을 통해 대응하는 신호 입력 라인에 접속하고, 도 6의 수순이 종료된다(스텝 S104). 도 6의 수순에 의해, 스위치(7)를 조작하여 프론트 제어의 기능을 온 상태로 하면 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)가 제2 위치 B로 전환되고, 각 감압 라인이 대응하는 조작 신호 라인에 접속한다. 반대로, 스위치(7)를 조작하여 프론트 제어의 기능을 오프 상태로 하면 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)가 제1 위치 A로 전환되고, 각 감압 라인이 대응하는 조작 신호 라인으로부터 차단된다.

1-3.1. 프론트 제어의 유효 시

예를 들어, 조작 레버 장치(51)에서 붐 하강 조작이 행해진 경우, 붐 하강 명령용의 신호 출력 밸브(51b)가 조작량에 따라 개방되고, 조작 신호 라인(51b1)을 통해 붐 실린더용의 컨트롤 밸브(41)의 유압 구동부(46)에 유압 신호가 입력된다. 이에 의해 붐 실린더(31)가 수축하여, 붐 하강 동작이 실행된다. 프론트 제어의 기능이 온 상태인 경우, 버킷(23)의 굴삭 목표면과의 거리나 하강 속도에 따라서는, 프론트 제어부(120)로부터 출력되는 제한 명령값에 의해 비례 전자 밸브(61b)의 개방도가 억제되고, 유압 신호의 최댓값이 제한된다. 비례 전자 밸브(61b)의 개방도로 규정되는 제한값을 초과하는 경우, 유압 신호는 감압 라인(51b3)을 유통하는 과정에서 비례 전자 밸브(61b)에 의해 제한값으로 감압된다. 그 결과, 조작량에 따른 본래의 속도보다도 붐 하강 동작이 감속되어, 굴삭 목표면보다도 하측에 버킷(23)이 진입하는 것이 억제된다.

전환 밸브를 경유하는 다른 조작 신호 라인에 압력 신호를 출력하는 조작(아암 클라우드, 암 덤프, 버킷 클라우드, 버킷 덤프의 각 조작)에 대해서도 마찬가지이다.

1-3.2. 프론트 제어의 무효 시

예를 들어, 조작 레버 장치(51)로 붐 하강 조작이 행해진 경우, 붐 하강 명령용의 신호 출력 밸브(51b)가 조작량에 따라 개방된다. 프론트 제어 기능이 오프 상태인 경우, 버킷(23)의 위치 등에 구애되지 않고 비례 전자 밸브(61b)는 최대 개방도가 되지만, 조작 신호 라인(51b1)과 감압 라인(51b3) 사이는 차단된다. 따라서 신호 출력 밸브(51b)로부터 출력되는 유압 신호는 모두, 감압 라인(51b3)에는 유입되지 않고 신호 입력 라인(51b2)에 직접 유입되고, 붐 실린더용의 컨트롤 밸브(41)의 유압 구동부(46)에 입력된다.

1-4. 효과

가령 전환 밸브를 통하지 않고 감압 라인을 조작 신호 라인 및 신호 입력 라인에 접속한 경우, 이것들 배관에서는 반드시 유압 신호가 비례 전자 밸브를 통하게 된다. 이 경우, 프론트 제어의 기능을 오프로 하여 통상의 굴삭 작업을 행할 때, 프론트 제어 기능을 탑재하지 않은 유압 셔블(여기서는 편의적으로 「표준기」라고 기재함)과 비교하여 비례 전자 밸브의 압력 손실분만큼 유압 신호의 손실이 증가한다. 그 때문에, 조작 레버 장치(51 내지 53)의 조작에 대한 액추에이터(31 내지 33)의 동작의 응답성이 표준기보다 저하된다.

그래서 본 실시 형태에 있어서는, 전환 밸브를 통해 감압 라인을 조작 신호 라인 및 신호 입력 라인에 접속하고, 프론트 제어의 기능이 오프 상태일 때에는 감압 라인이 조작 신호 라인 및 신호 입력 라인으로부터 분리되도록 구성했다. 프론트 제어의 기능이 오프 상태인 경우, 감압 라인을 통하지 않고 조작 신호 라인과 신호 입력 라인이 직접 연결되므로, 비례 전자 밸브에 기인하는 유압 신호의 손실을 피할 수 있다. 따라서 프론트 제어용의 비례 전자 밸브를 구비하면서, 표준기와 동등 또는 그것에 가까운 응답성을 확보할 수 있다. 따라서, 조작 레버 장치(51 내지 53)의 조작에 대한 액추에이터(31 내지 33)의 동작의 응답성과 프론트 제어 기능을 양립시킬 수 있다. 유압 신호의 손실이 경감되므로 에너지 효율의 향상에도 공헌할 수 있다.

또한, 제1 위치 A가 반환 유로를 갖는 전환 밸브를 사용하고, 전환 밸브에 대하여 이 전환 밸브를 끼우고 조작 신호 라인과 신호 입력 라인의 반대측에 감압 라인을 접속했다. 이에 의해, 프론트 제어를 행하지 않은 경우에는 유압 신호가 일절 감압 라인을 통하지 않고 쇼트컷하여 신호 입력 라인에 전해진다. 이 점도 응답성의 향상에 기여한다.

또한, 본 실시 형태의 경우, 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)를 전환 밸브 유닛(60A)으로서 유닛화하고 있으므로, 배관 작업이나 작업 기계에 대한 탈착이 용이하다. 비례 전자 밸브 유닛(60B)도 마찬가지이다. 유닛화는 배관의 관로 길이나 배관 수의 억제로도 연결되고, 응답성의 한층 더한 향상이나 부품 개수의 억제에도 공헌한다. 또한, 프론트 제어용 유압 유닛(60)의 전체를 하나의 유닛으로 하지 않고, 전환 밸브 유닛(60A)과 비례 전자 밸브 유닛(60B)으로 나눈 것에 의해, 문제 발생 시에 교환 대상이 되는 밸브를 포함하는 어느 유닛만을 교환할 수 있어, 메인터넌스성이 양호하다. 밸브의 상기 유닛화에 의해, 상기 표준기, 프론트 제어 기능을 갖는 종래의 작업 기계의 회로를 도 3과 같이 개조하는 작업도 용이해진다.

또한, 프론트 제어 기능을 온 오프하는 스위치(7)의 온 오프로 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)가 전환 제어되므로, 프론트 제어 기능을 오프로 하면 자동적으로 감압 라인을 분리할 수 있다. 또한, 조작 레버 장치의 레버부에 스위치(7)가 설치되어 있으므로, 운전석(14)으로부터 상황을 확인하면서 프론트 작업기(20)의 조작을 하면서 전환 밸브(81b) 등을 용이하게 전환 조작할 수 있다.

(제2 실시 형태)

본 실시 형태가 제1 실시 형태와 상이한 점은 프론트 제어 기능이 온 상태라도 프론트 작업기(20)가 굴삭 목표면으로부터 일정 거리 이격되어 있는 경우에 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)가 자동적으로 제1 위치 A로 전환되도록 구성한 점이다. 이 제어를 실현하기 위해, 본 실시 형태에서는 전환 밸브 제어부에 변경이 더해져 있다. 본 실시 형태의 전환 밸브 제어부에 대하여 다음에 설명한다.

2-1 전환 밸브 제어부

도 7은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 작업 기계에 구비된 전환 밸브 제어부의 기능 블록도이다. 도 7에 있어서 기출의 요소에는 기출 도면과 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다. 도 7에 도시한 전환 밸브 제어부(130A)는 온 오프 판정부(131) 및 전환 명령부(137)에 더하여, 기억부(132), 거리 연산부(133), 거리 판정부(134), 속도 연산부(135) 및 속도 판정부(136)를 구비하고 있다. 또한, 전환 명령부(137)에는 자동 전환 명령부(138)가 포함되어 있다.

· 기억부

기억부(132)는 각종 정보를 기억하는 기능부이고, 설정 거리 기억부(141), 설정 속도 기억부(142), 굴삭 목표면 기억부(143) 및 기체 치수 기억부(144)를 포함하고 있다. 설정 거리 기억부(141)는 프론트 작업기(20)의 특정점(P)과 굴삭 목표면(S)의 거리(D)에 대하여 미리 정한 설정 거리(D0)(>0)를 기억한 기억 영역이다. 설정 속도 기억부(142)는 특정한 액추에이터[예를 들어, 붐 실린더(31)]의 동작 속도(V)에 대하여 미리 정한 설정 속도(V0)(>0)를 기억한 기억 영역이다. 굴삭 목표면 기억부(143)는 굴삭 목표면(S)을 기억한 기억 영역이다. 굴삭 목표면(S)은 유압 셔블로 굴삭 형성하는(조형하는) 목표 지형이고, 선회체(12)를 기준으로 하는 좌표계로 수동 설정한 것이 기억되는 경우도 있고, 지구 좌표계의 삼차원 위치 정보로 미리 기억되어 있는 경우도 있다. 굴삭 목표면(S)의 삼차원 위치 정보는 굴삭 목표면(S)을 폴리곤으로 나타낸 지형 데이터에 위치 데이터를 붙인 정보이고, 미리 작성된 것이다. 기체 치수 기억부(144)는 프론트 작업기(20) 및 선회체(12)의 각 부의 치수를 기억한 기억 영역이다.

· 거리 연산부

거리 연산부(133)는 입력부(110)를 통해 입력된 각도 검출기(8a 내지 8c)의 검출 신호를 기초로 프론트 작업기(20)의 특정점(P)과 굴삭 목표면(S)의 거리(D)를 연산하는 기능부이다. 거리(D)의 연산의 예에 대해서는 이후에 설명한다.

· 거리 판정부

거리 판정부(134)는 거리 연산부(133)에서 연산된 특정점(P)과 굴삭 목표면(S)의 거리(D)가 설정 거리 기억부(141)로부터 판독한 설정 거리(D0)보다도 큰 지 여부를 판정하는 기능부이다.

· 속도 연산부

속도 연산부(135)는 입력부(110)를 통해 입력된 압력 검출기(6a, 6b)의 신호를 기초로 특정한 액추에이터, 본 예에서는 붐 실린더(31)의 동작 속도(V)(신축 속도)를 연산하는 기능부이다. 예를 들어, 속도 연산부(135)에는, 붐 실린더용의 컨트롤 밸브(41)의 유량 특성(유통시키는 작동유의 유량과 개방도의 관계 등)을 기억한 기억부가 포함되어 있다. 컨트롤 밸브(41)의 개방도는 압력 검출기(6a, 6b)로 검출된 컨트롤 밸브(41)로의 유압 신호의 크기와 대응하는 관계에 있다. 이것에 기초하여, 컨트롤 밸브(41)의 유량 특성과 압력 검출기(6a, 6b)의 신호를 기초로 붐 실린더(31)의 동작 속도(V)가 속도 연산부(135)에서 연산된다. 또한, 속도 연산부(135)에서는, 압력 검출기(6a, 6b)의 신호 중 큰 쪽을 선택하여 연산의 기초로 하고 붐 실린더(31)의 동작 속도를 연산한다. 어떤 신호를 연산의 기초로 했는지에 의해, 연산되는 동작 속도(V)가, 붐 실린더(31)의 신장 속도인지 수축 속도인지가 구별된다. 말할 필요도 없지만, 예를 들어 붐 하강 명령용의 압력 신호를 검출하는 압력 검출기(6b)의 신호를 기초로 연산된 동작 속도(V)는 붐 하강 동작에 대응하는 붐 실린더(31)의 수축 속도이다. 그리고, 붐 실린더(31)의 수축 방향을 동작 속도(V)의 정방향으로 취하고, 신장 속도는 부의 속도 성분으로서 취급한다.

· 속도 판정부

속도 판정부(136)는 속도 연산부(135)에서 연산된 붐 실린더(31)의 동작 속도(V)가 설정 속도 기억부(142)로부터 판독한 설정 속도(V0)보다도 큰지 여부를 판정하는 기능부이다.

· 전환 명령부

본 실시 형태의 전환 명령부(137)에 포함되는 자동 전환 명령부(138)는 프론트 제어 기능이 온 상태라도 일정 조건 하에서 각 전환 밸브를 제1 위치 A로 전환하는 신호를 생성하는 기능부이다. 자동 전환 명령부(138)가 각 전환 밸브를 제1 위치 A로 전환하는 신호를 생성하는 조건은 다음의 3개이다.

(제1 조건) 스위치(7)의 신호가 온 신호인 것;

(제2 조건) 거리 판정부(134)로부터 입력되는 판정 신호가 특정점(P)과 굴삭 목표면(S)의 거리(D)가 설정 거리(D0)보다 크다는 판정 결과를 나타내는 신호인 것;

(제3 조건) 속도 판정부(136)로부터 입력되는 판정 신호가 특정한 액추에이터[본 예에서는 붐 실린더(31)]의 동작 속도(V)가 설정 속도(V1)보다 작다는 판정 결과를 나타내는 신호인 것:

제1 조건을 만족시킴으로써 전환 명령부(137)에 있어서 자동 전환 명령부(138)의 기능이 온 상태가 되고, 자동 전환 명령부(138)의 처리가 실행된다. 그리고 나서 제2 조건 및 제3 조건이 만족되면, 자동 전환 명령부(138)에서 각 전환 밸브를 제1 위치 A로 전환하는 신호가 생성된다. 요컨대, 자동 전환 명령부(138)에 의한 처리와 합하여, 전환 명령부(137)에서는, 제1 내지 제3 조건이 동시에 만족되는 경우 및 프론트 제어의 기능이 오프 상태인 경우에 각 전환 밸브를 제1 위치 A로 전환하는 신호가 생성된다. 그 이외의 경우에는 각 전환 밸브를 제2 위치 B로 전환하는 신호가 생성된다.

그 밖의 하드웨어에 대해서는, 본 실시 형태의 작업 기계는 제1 실시 형태의 작업 기계와 동일한 구성이다.

2-2 특정점과 굴삭 목표면의 거리의 연산예

도 8은 거리 연산부에 의한 프론트 작업기의 특정점과 굴삭 목표면의 거리의 연산 방법의 설명도이다. 도 8에서는 프론트 작업기(20)의 동작 평면[붐(21) 등의 회동축에 직교하는 평면]을 직교 방향[붐(21) 등의 회동축의 연장 방향]에서 보고 있다. 액추에이터(31 내지 33)에 대해서는 번잡 방지를 위해 도시를 생략하고 있다.

도 8에 있어서 특정점(P)은 버킷(23)의 선단(클로 끝)의 위치에 설정하고 있다. 특정점(P)은 대표적으로는 버킷(23)의 선단에 설정되지만, 프론트 작업기(20)에 있어서의 다른 부위에 설정해도 된다. 거리 연산부(133)에는, 각도 검출기(8a 내지 8c)로부터의 신호가 입력부(110)를 통해 입력되고, 굴삭 목표면 기억부(143)로부터 굴삭 목표면(S)의 정보가 입력된다. 그 밖에, 지구 좌표계로 거리(D)를 연산하는 경우에는, 경사 검출기(8d)의 검출 신호, 측위 장치(9a, 9b)에 의해 취득된 차체(10)의 위치 정보 및 무선기(9c)로 수신된 보정 정보도 입력부(110)를 통해 거리 연산부(133)에 입력된다. 지구 좌표계로 거리(D)를 구하는 경우, 거리 연산부(133)에서는, 측위 장치(9a, 9b)의 위치 정보를 보정 정보로 보정하여 차체(10)의 위치나 방향을 연산하고, 경사 검출기(8d)의 신호에 의해 차체(10)의 경사를 연산한다.

굴삭 목표면(S)은 프론트 작업기(20)의 동작 평면과 목표 지형의 교선으로 정의되고, 차체(10)의 위치, 방향, 경사 등의 정보와 합하여 지구 좌표계로 굴삭 목표면(S)과 차체(10)의 위치 관계가 파악된다. 굴삭 목표면(S)으로부터 상측의 영역이, 특정점(P)이 이동하는 것이 옳다고 여겨지는 굴삭 영역으로서 규정된다. 굴삭 목표면(S)은, 예를 들어 유압 셔블을 기준으로 하는 XY 좌표계에 있어서의 적어도 1개의 직선식으로 일단 규정된다. XY 좌표계는, 예를 들어 붐(21)의 회동 지지점을 원점으로 하는 직교 좌표계이고, 원점을 통해 선회체(12)의 선회 중심축에 평행하게 연장되는 축을 Y축(상방향이 정방향), 이 Y축에 대하여 원점에서 직교하여 전방으로 연장되는 축을 X축이라고 하고 있다(전방향이 정방향). 또한, 굴삭 목표면(S)을 수동 설정한 경우에는, 굴삭 목표면(S)과 차체(10)의 위치 관계는 기지이다.

XY 좌표계로 규정된 굴삭 목표면(S)은, 자기를 1축(Xa축)으로 하는 원점 O의 직교 좌표계인 XaYa 좌표계로 다시 규정된다. XaYa 좌표계와 XY 좌표계는 동일 평면이다. 말할 필요도 없지만, Ya축은 원점 O에서 Xa축에 직교하는 축이다. Xa축은 전방향을 정방향, Ya축은 상방향을 정방향이라고 한다.

거리 연산부(133)에서는, 기체 치수 기억부(144)로부터 판독한 프론트 작업기(20)의 치수 데이터(L1, L2, L3), 각도 검출기(8a 내지 8c)에서 검출된 회동각 α, β, γ의 각 값을 사용하여 특정점(P)의 위치를 계산한다. 특정점(P)의 위치는, 예를 들어 유압 셔블을 기준으로 하는 XY 좌표계의 좌표값(X, Y)으로서 구한다. 특정점(P)의 좌표값(X, Y)은 하기의 식 (1)과 식 (2)로부터 구해진다.

X=L1·sinα＋L2·sin(α＋β)＋L3·sin(α＋β＋γ)…(1)

Y=L1·cosα＋L2·cos(α＋β)＋L3·cos(α＋β＋γ)…(2)

L1은 붐(21)과 암(22)의 회동 지점 사이의 거리, L2는 암(22)과 버킷(23)의 회동 지점 사이의 거리, L3은 버킷(23)의 회동 지지점과 특정점(P)의 거리이다. α는 Y축(원점으로부터 상측으로 연장되는 부분)과 붐(21)과 암(22)의 회동 지지점을 지나는 직선 l1[원점으로부터 암(22)의 회동 지지점측으로 연장되는 부분]의 협각이다. β는 직선 l1[암(22)의 회동 지지점으로부터 원점과 반대측으로 연장되는 부분]과 암(22)과 버킷(23)의 회동 지지점을 지나는 직선 l2[암(22)의 회동 지지점으로부터 버킷(23)의 회동 지지점측으로 연장되는 부분]의 협각이다. γ는 직선 l2[버킷(23)의 회동 지지점으로부터 암(22)의 회동 지지점과 반대측으로 연장되는 부분]와 특정점 P를 지나는 직선 l3의 협각이다.

거리 연산부(133)는 이상과 같이 XY 좌표계로 규정한 특정점(P)의 좌표값(X, Y)을 XaYa 좌표계의 좌표값(Xa, Ya)으로 변환한다. 이와 같이 하여 구해진 특정점(P)의 Ya의 값이, 특정점(P)과 굴삭 목표면(S)의 거리(D)의 값이다. 거리(D)는 특정점(P)을 통해 굴삭 목표면(S)에 직교하는 직선과 굴삭 목표면(S)의 교점으로부터 특정점(P)까지의 거리이고, Ya의 값의 정부를 구별한다[즉, 굴삭 영역에서 거리(D)는 양의 값이 되고, 굴삭 목표면(S)보다 하측의 영역에서는 음의 값이 됨].

2-3 전환 밸브 제어

도 9는 본 실시 형태에 있어서의 전환 밸브 제어부에 의한 전환 밸브의 제어 수순을 나타내는 흐름도이다. 운전 중, 전환 밸브 제어부(130A)는 도 9의 수순을 소정의 처리 사이클(예를 들어, 0.1s)로 반복해서 실행한다.

· 스텝 S201

전환 밸브 제어부(130A)는 도 9의 수순을 개시하면, 먼저 스텝 S201에서 입력부(110)를 통해 스위치(7), 각도 검출기(8a 내지 8c), 압력 검출기(6a, 6b)의 각 신호를 입력한다. 이 예에서는 굴삭 목표면(S)과 기체의 위치 관계는 기지의 정보로서 설명하지만, 예를 들어 전술한 바와 같이 지구 좌표계로 기체와 굴삭 목표면(S)의 위치 관계를 연산하는 경우에는, 합하여 측위 장치(9a, 9b)나 무선기(9c), 경사 검출기(8d)의 신호도 입력한다.

· 스텝 S202→S205

계속해서, 전환 밸브 제어부(130A)는, 스위치(7)의 신호가 오프 신호인지 여부를 판정(스텝 S202)한다. 오프 신호인 경우, 전환 밸브 제어부(130A)는 전환 명령부(137)에 의해 제1 위치 A로 전환하는 신호를 출력하고(스텝 S205), 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)를 제1 위치 A로 전환한다. 스텝 S202, S205는 도 6의 스텝 S102, S103과 동일한 수순이다.

· 스텝 S202→S203→S204→S205

스위치(7)의 신호가 온 신호인 경우, 전환 밸브 제어부(130A)는, 스텝 S203으로 수순을 옮기고, 거리 연산부(133)에서 굴삭 목표면(S)과 특정점(P)의 거리(D)를 연산하고, 속도 연산부(135)에서 붐 실린더(31)의 동작 속도(V)를 연산한다. 스텝 S204로 수순을 옮기면, 전환 밸브 제어부(130A)는 설정 거리 기억부(141)로부터 판독한 설정 거리(D0)보다도 거리(D)가 큰지 여부를 거리 판정부(134)에서 판정한다. 설정 거리(D0)는 양의 값이고 거리(D)의 정부도 전술한 바와 같이 구별되므로, 여기서는 특정점(P)이 굴삭 영역 내에 있어서 굴삭 목표면(S)으로부터 설정 거리(D0)보다 이격되어 있는지가 판정된다. 동시에, 전환 밸브 제어부(130A)는, 설정 속도 기억부(142)로부터 판독한 설정 속도(V0)보다도 동작 속도(V)가 작은지 여부를 속도 판정부(136)에서 판정한다. 설정 속도(V0)는 양의 값이고 동작 속도(V)의 정부도 전술한 바와 같이 구별되므로, 여기서는 붐 실린더(31)가 설정 속도(V0)를 초과하는 속도로 수축하고 있지 않은지 여부가 판정된다. 판정의 결과, D>D0이고 또한 V<V0인 경우(스텝 S202, S204에서 상기 제1 내지 제3 조건이 만족된 경우), 전환 밸브 제어부(130A)는 스텝 S205로 수순을 옮겨 자동 전환 명령부(138)에 의해 각 전환 밸브를 제1 위치 A로 전환하는 신호를 출력한다.

· 스텝 S202→S203→S204→S206

스텝 S202, S203, S204의 수순을 실행하고, D>D0이고 또한 V<V0의 조건이 만족되지 않은 경우, 전환 밸브 제어부(130A)는 스텝 S204로부터 스텝 S206으로 수순을 옮긴다. 스텝 S206으로 수순을 옮기면, 전환 밸브 제어부(130A)는 자동 전환 명령부(138)에 의해 명령 신호를 출력하고, 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)를 제2 위치 B로 전환한다. 스텝 S206은 도 6의 스텝 S104에 대응하는 수순이다.

또한, 본 실시 형태에서는, 설정 거리(D0)는 프론트 제어부(120)에 의한 비례 전자 밸브(61b) 등의 제어의 실행 판단의 역치에 합하고 있다. 즉, 거리(D)가 설정 거리(D0) 이하인 경우, 전환 밸브(81b) 등이 제2 위치 B로 전환됨과 동시에 차단 밸브(70)가 개방되고, 프론트 제어부(120)에 의해 비례 전자 밸브(61b) 등이 거리(D) 등에 따라 여자된다(개방도가 변경됨). 반대로, 거리(D)가 설정 거리(D0)를 초과하는 경우, 전환 밸브(81b) 등이 제1 위치 A로 전환되면 동시에 차단 밸브(70)가 폐쇄되고, 비례 전자 밸브(61b) 등도 소자된다.

2-4 효과

본 실시 형태에 있어서도 제1 실시 형태와 동일한 효과가 얻어진다. 더하여, 특정점(P)이 굴삭 목표면(S)으로부터 설정 거리(D0)를 초과하여 이격되어 있고, 붐 실린더(31)가 설정 속도(V0)를 초과하는 속도로 수축하고 있지 않은 경우에는, 프론트 제어의 기능이 온 상태라도 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)가 제1 위치 A로 전환된다. 즉, 굴삭 목표면(S)으로부터 버킷(23)이 멀어지고, 프론트 작업기(20)의 동작 상황을 고려해도, 즉시 버킷(23)이 굴삭 영역 외로 진입할 우려가 없는 경우에는, 프론트 제어의 기능이 온 상태라도 자동적으로 응답성이 우선된다. 이에 의해 작업 효율의 한층 더한 향상을 기대할 수 있다.

(변형예)

제2 실시 형태에 있어서는, D>D0이고 또한 V<V0인 경우에 스텝 S204에서 제1 내지 제3 조건이 만족되고, 프론트 제어의 기능이 온 상태라도 전환 밸브(81b) 등이 제1 위치 A로 전환되는 구성을 예시했다. 그러나, 동작 속도(V)에 관한 상기 제3 조건은 생략해도 된다. 즉, 프론트 제어의 기능이 온 상태라도, 거리(D)가 설정 거리(D0)를 초과하고 있으면(제1 조건 및 제2 조건이 만족되어 있으면), 도 10에 도시한 바와 같이 동작 속도(V)에 구애되지 않고 전환 밸브(81b) 등이 제1 위치 A로 전환되는 구성으로 해도 된다. 도 10은 전환 밸브(81b) 등에 대한 명령 신호와 거리(D)의 관계를 나타내고 있다. 도 10의 예에서는, 거리(D)가 설정 거리(D0)를 초과하는 경우에는 동작 속도(V)에 구애되지 않고 각 전환 밸브가 제1 위치 A로 전환되고, 설정 거리(D0) 이하인 경우에는 동작 속도(V)에 구애되지 않고 각 전환 밸브가 제2 위치 B로 전환된다. 이 경우라도 특정점(P)이 굴삭 목표면(S)으로부터 이격되어 있고 버킷(23)이 굴삭 영역 외로 일탈할 가능성이 낮은 상황에서 작업 효율을 향상시킬 수 있고, 제어를 간략화할 수 있는 장점도 있다. 또한, 설정 속도 기억부(142), 속도 연산부(135), 속도 판정부(136)를 생략할 수 있다.

또한, 제2 실시 형태에서는 붐 실린더(31)의 신축 속도를 액추에이터의 동작 속도(V)로 하여 연산하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 암 실린더(32)나 버킷 실린더(33)의 신축 속도를 동작 속도(V)로 하여 전환 밸브(81b) 등의 전환 판단에 가미해도 된다. 물론, 액추에이터(31-33) 중 복수를 선택하여 그 동작 속도(V)를 가미하는 구성으로 해도 된다. 또한, 1 또는 복수의 액추에이터의 동작 속도(V)로부터 특정점(P)의 이동 속도를 연산하고, 굴삭 목표면(S)에 수직인 성분을 추출하여 굴삭 영역에 있어서의 특정점(P)의 굴삭 목표면(S)으로의 접근 속도를 연산할 수 있다. 단순히 액추에이터의 동작 속도(V)를 고려하는 것은 아니고, 이것을 특정점(P)의 굴삭 목표면(S)으로의 접근 속도로 변환하여 판단의 기초로 하는 것도 생각된다.

또한, 거리 연산부(133)나 속도 연산부(135)에 상당하는 기능부는 프론트 제어부(120)에도 구비될 수 있다. 그 경우에는, 프론트 제어부(120)에서 연산된 거리(D)나 동작 속도(V)를 전환 밸브 제어부(130A)의 거리 판정부(134)나 속도 판정부(136)에 입력하도록 구성해도 된다.

또한, 전환 밸브, 감압 라인 및 비례 전자 밸브는 도 11과 같이 접속할 수도 있다. 도 11은 붐 하강 조작용의 신호 라인만을 발출한 것이고, 도 11 중의 부호와 요소의 관계는 도 3에 대응하고 있다. 도 11의 구성에서도 프론트 제어 기능을 오프로 했을 때에 유압 신호가 비례 전자 밸브(61b)를 통과하지 않도록 할 수 있다. 단, 동 도면의 회로 구성에서는 감압 라인(51b3)이 신호 입력 라인(51b2)에 합류하고 있고, 프론트 제어 기능을 오프로 했을 때에 감압 라인(51b3)의 합류점에 있어서의 유압 신호의 손실이 발생하지 않는다고도 할 수 없다. 그 점에서, 이와 같은 합류점이 없는 제1 실시 형태의 회로 구성(도 3)은 응답성의 면에서 더 유리하다. 또한, 도 11의 회로 구성에서는, 프론트 제어를 오프로 했을 때라도 유압 신호가 비례 전자 밸브 유닛(60B)을 통하는 것에 비해, 신호 경로가 비례 전자 밸브 유닛(60B)를 통하지 않고 쇼트컷하는 점에서도 제1 실시 형태의 회로 구성(도 3)은 응답성의 면에서 유리하다.

또한, 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)에 대하여, 복수의 그룹으로 나누어 각각 설정 거리(D0)를 상이한 값으로 설정해도 된다. 또한, 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)는 모두가 반드시 필요한 것은 아니고, 이것들 중에서 필요한 것을 적어도 하나 선택하여 실장하면 된다. 또한, 설명한 예에서는 붐 상승 명령용의 조작 신호 라인(51a1)에는 비례 전자 밸브 및 전환 밸브를 접속하고 있지 않지만, 필요가 있으면 조작 신호 라인(51a1)에도 전환 밸브를 통해 감압 라인 및 비례 전자 밸브를 접속할 수 있다.

또한, 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)는 전자 밸브가 아니라 유압 구동식의 전환 밸브여도 된다. 예를 들어, 전환 밸브(81b, 82a, 82b, 83a, 83b)의 유압 구동부에 스위치(7)를 경유하여 펌프 라인(37a)을 유도하고, 스위치(7)로 펌프 라인(37a)이 개폐되도록 구성하면, 전환 밸브(81b) 등을 유압 구동식의 전환 밸브로 해도 회로는 성립된다.

감압용의 비례 전자 밸브(61b, 62a, 62b, 63a, 63b)를 노멀 오픈 타입, 증압용의 비례 전자 밸브(71a, 73a, 73b) 및 차단 밸브(70)를 노멀 클로즈 타입으로 한 경우를 예시했다. 이 노멀 오픈 타입 및 노멀 클로즈 타입의 적용을 반대로 해도, 여자 및 소자의 타이밍을 역전시키면 회로는 성립된다.

또한, 프론트 제어용으로 감압용의 비례 전자 밸브(61b, 62a, 62b, 63a, 63b) 및 증압용의 비례 전자 밸브(71a, 73a, 73b)를 설치한 경우를 예시하여 설명했지만, 이것들 모두가 반드시 필요한 것은 아니다. 이것들 중 적어도 하나[예를 들어, 붐 하강 명령용의 유압 신호를 감압하는 비례 전자 밸브(61b) 및 감압 라인(51b3)]가 있으면 프론트 제어의 1종이 실행될 수 있다. 조작 레버 장치(51 내지 54)의 유압 신호를 감압하는 비례 전자 밸브를 적어도 하나 사용한 작업 기계라면, 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 액추에이터의 동작 속도(V)를 압력 신호의 크기를 기초로 연산하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 예를 들어 각도 검출기(8a 내지 8c)의 신호의 변화율을 기초로 해도 액추에이터의 동작 속도(V)를 구할 수 있다. 예를 들어, 각도 검출기(8a)의 신호의 변화율을 기초로 하여 붐 실린더(31)의 신축 속도를 구할 수 있다. 액추에이터(31 내지 33)의 스트로크양을 검출하는 스트로크 검출기나 붐(21), 암(22) 및 버킷(23)의 경사각을 검출하는 경사각 검출기를 이용해도 액추에이터의 동작 속도(V)는 구해진다.

또한, 원동기(17)에 엔진을 사용하고, 엔진으로 유압 펌프(36) 등을 구동하는 일반적인 유압 셔블을 예로 들어 설명했지만, 엔진 및 전동기를 원동기로 하여 유압 펌프(36) 등을 구동하는 하이브리드식의 유압 셔블에도 본 발명은 적용 가능하다. 그 밖에, 전동기를 원동기로 하여 유압 펌프를 구동하는 전동식의 유압 셔블 등에도 본 발명은 적용 가능하다.

6a, 6b : 압력 검출기
7 : 스위치
8a 내지 8c : 각도 검출기(자세 검출기)
10 : 차체
20 : 프론트 작업기
31 : 붐 실린더(액추에이터)
32 : 암 실린더(액추에이터)
33 : 버킷 실린더(액추에이터)
36 : 유압 펌프
37 : 파일럿 펌프
41 내지 44 : 컨트롤 밸브
51 내지 54 : 조작 레버 장치
51a1, 51b1, 52a1, 52b1, 53a1, 53b1, 54a1, 54b1 : 조작 신호 라인
51a2, 51b2, 52a2, 52b2, 53a2, 53b2, 54a2, 54b2 : 신호 입력 라인
51b3, 52a3, 52b3, 53a3, 53b3 : 감압 라인
61b, 62a, 62b, 63a, 63b : 비례 전자 밸브
81b, 82a, 82b, 83a, 83b : 전환 밸브
100 : 컨트롤러 유닛
110 : 입력부
120 : 프론트 제어부
130, 130A : 전환 밸브 제어부
131 : 온 오프 판정부
133 : 거리 연산부
134 : 거리 판정부
135 : 속도 연산부
136 : 속도 판정부
137 : 전환 명령부
138 : 자동 전환 명령부
141 : 설정 거리 기억부
142 : 설정 속도 기억부
D : 특정점과 굴삭 목표면의 거리
D0 : 설정 거리
170 : 출력부
P : 특정점
S : 굴삭 목표면
V : 액추에이터의 동작 속도
V0 : 설정 속도

Claims

차체, 상기 차체에 설치한 프론트 작업기, 상기 프론트 작업기를 구동하는 복수의 액추에이터, 상기 프론트 작업기의 자세를 검출하는 자세 검출기, 상기 액추에이터를 구동하는 작동유를 토출하는 유압 펌프, 상기 유압 펌프로부터 대응하는 액추에이터에 공급되는 작동유의 흐름을 제어하는 복수의 컨트롤 밸브, 대응하는 컨트롤 밸브에 출력하는 유압 신호를 조작에 따라 생성하는 복수의 조작 레버 장치, 상기 조작 레버 장치와 대응하는 컨트롤 밸브를 접속하는 파일럿 라인, 상기 조작 레버 장치에 작동유를 공급하는 파일럿 펌프, 상기 파일럿 라인에 설치되어 대응하는 조작 레버 장치에서 생성된 유압 신호를 감압하는 적어도 하나의 비례 전자 밸브 및 상기 자세 검출기의 검출 신호를 기초로 상기 비례 전자 밸브를 제어하여 상기 프론트 작업기의 동작을 제한하는 프론트 제어부를 구비한 작업 기계에 있어서,
상기 파일럿 라인은, 대응하는 조작 레버 장치의 신호 출력 밸브에 접속한 복수의 조작 신호 라인과, 대응하는 컨트롤 밸브의 유압 구동부에 접속한 복수의 신호 입력 라인과, 상기 비례 전자 밸브를 설치한 적어도 하나의 감압 라인을 포함하고,
상기 조작 신호 라인과 대응하는 감압 라인과의 사이에 설치되고, 상기 조작 신호 라인 및 대응하는 감압 라인의 접속을 차단하고 당해 조작 신호 라인을 대응하는 신호 입력 라인에 직접 접속하는 제1 위치, 그리고 상기 조작 신호 라인 및 대응하는 신호 입력 라인의 직접적인 접속을 차단하고 당해 조작 신호 라인을 대응하는 감압 라인을 통해 당해 신호 입력 라인에 접속하는 제2 위치를 갖는 적어도 하나의 전환 밸브를 구비하고,
상기 전환 밸브에는, 상기 조작 신호 라인 및 상기 신호 입력 라인이 일방측에, 상기 감압 라인이 타방측에 접속하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
제1항에 있어서, 상기 전환 밸브를 포함하는 전환 밸브 유닛과,
상기 비례 전자 밸브를 포함하는 비례 전자 밸브 유닛을
구비한 것을 특징으로 하는 작업 기계.
삭제
제2항에 있어서, 상기 프론트 제어부의 제어를 온 오프하는 신호를 출력하는 스위치와,
상기 전환 밸브 유닛 및 상기 비례 전자 밸브 유닛을 제어하는 컨트롤러 유닛을 구비하고,
상기 컨트롤러 유닛은,
상기 스위치로부터의 신호를 입력하는 입력부와,
상기 전환 밸브를 제어하는 전환 밸브 제어부와,
상기 전환 밸브 제어부에서 생성한 명령 신호를 상기 전환 밸브에 출력하는 출력부를 구비하고,
상기 전환 밸브 제어부는,
상기 입력부를 통해 입력된 상기 스위치로부터의 신호가 상기 프론트 제어부에 의한 제어를 온 상태로 하는 온 신호인지 오프 상태로 하는 오프 신호인지를 판정하는 온 오프 판정부와,
상기 온 오프 판정부에서 상기 스위치로부터 입력된 신호가 상기 오프 신호라고 판정된 경우에 상기 전환 밸브를 상기 제1 위치로 전환하는 명령 신호를 생성하고, 상기 온 신호라고 판정된 경우에 상기 전환 밸브를 상기 제2 위치로 전환하는 명령 신호를 생성하는 전환 명령부를 구비한 것을 특징으로 하는 작업 기계.
제4항에 있어서, 상기 전환 밸브 제어부는,
상기 입력부를 통해 입력된 상기 자세 검출기의 검출 신호를 기초로 상기 프론트 작업기의 특정점과 굴삭 목표면의 거리를 연산하는 거리 연산부와,
상기 특정점과 굴삭 목표면의 거리에 대하여 미리 정한 설정 거리를 기억한 설정 거리 기억부를 갖는 기억부와,
상기 거리 연산부에서 연산된 상기 특정점과 굴삭 목표면의 거리가 상기 설정 거리보다도 큰지 여부를 판정하는 거리 판정부를 구비하고,
상기 전환 명령부는, 상기 특정점과 굴삭 목표면의 거리가 상기 설정 거리보다 크다고 상기 거리 판정부에서 판정된 경우, 상기 스위치로부터의 신호가 상기 온 신호인지 상기 오프 신호인지에 관계없이 상기 전환 밸브를 상기 제1 위치로 전환하는 명령 신호를 생성하는 자동 전환 명령부를 구비한 것을 특징으로 하는 작업 기계.
제5항에 있어서, 상기 기억부는 특정한 액추에이터의 동작 속도에 대하여 미리 정한 설정 속도를 기억한 설정 속도 기억부를 구비하고,
상기 전환 밸브 제어부는,
상기 조작 레버 장치의 유압 신호의 압력 또는 상기 자세 검출기의 검출 신호를 기초로 상기 특정한 액추에이터의 동작 속도를 연산하는 속도 연산부와,
상기 속도 연산부에서 연산된 상기 특정한 액추에이터의 동작 속도가 상기 설정 속도보다도 큰지 여부를 판정하는 속도 판정부를 구비하고,
상기 자동 전환 명령부는 상기 특정점과 굴삭 목표면의 거리가 상기 설정 거리보다 크다고 상기 거리 판정부에서 판정되고, 또한 상기 특정한 액추에이터의 동작 속도가 상기 설정 속도보다 작다고 상기 속도 판정부에서 판정된 경우에, 상기 스위치로부터의 신호가 상기 온 신호인지 상기 오프 신호인지에 관계없이 상기 전환 밸브를 상기 제1 위치로 전환하는 명령 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.